Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Интеллектуальные (также известные как адаптивные антенные решетки, цифровые антенные решетки , множественные антенны и, в последнее время, MIMO ) представляют собой антенные решетки с интеллектуальными алгоритмами обработки сигналов , используемыми для определения пространственных сигнатур сигнала, таких как направление прихода (DOA) сигнала, и использования их для расчета векторов формирования луча, которые используются для отслеживания и определения местоположения луча антенны на мобильном устройстве / цели. Интеллектуальные антенны не следует путать с реконфигурируемыми антеннами , которые имеют аналогичные возможности, но представляют собой одноэлементные антенны, а не антенные решетки.

Методы интеллектуальных антенн используются, в частности, в обработке акустических сигналов, радарах слежения и сканирования , радиоастрономии и радиотелескопах и, в основном, в сотовых системах, таких как W-CDMA , UMTS и LTE .

Интеллектуальные антенны имеют множество функций: оценка DOA, формирование диаграммы направленности , обнуление помех и сохранение постоянного модуля.

Оценка направления прибытия (DOA) [ править ]

Интеллектуальная антенная система оценивает направление прихода сигнала, используя такие методы, как MUSIC (MUltiple SIgnal Classification), оценка параметров сигнала с помощью алгоритмов инвариантности вращения (ESPRIT), метод Matrix Pencil или одну из их производных. Они включают нахождение пространственного спектра антенны / матрицы датчиков и вычисление DOA по пикам этого спектра. Эти вычисления требуют больших вычислительных ресурсов.

Matrix Pencil очень эффективен в случае систем реального времени и при коррелированных источниках.

Beamforming [ править ]

Формирование луча - это метод, используемый для создания диаграммы направленности антенной решетки путем конструктивного добавления фаз сигналов в направлении желаемых целей / мобильных устройств и обнуления диаграммы направленности целей / мобильных устройств, которые являются нежелательными / мешающими целями. Это можно сделать с помощью простого фильтра линии задержки с конечной импульсной характеристикой (FIR) . Веса КИХ-фильтра также могут быть изменены адаптивно и использоваться для обеспечения оптимального формирования луча в том смысле, что он уменьшает минимальную среднеквадратичную ошибку между желаемым и фактическим сформированным образцом луча. Типичными алгоритмами являются алгоритм наискорейшего спуска и метод наименьших средних квадратов.алгоритмы. В цифровых антенных решетках с несколькими каналами используют цифровое формирование луча, обычно с помощью DFT или FFT .

Типы умных антенн [ править ]

Два основных типа интеллектуальных антенн включают интеллектуальные антенны с переключаемым лучом и интеллектуальные антенны с адаптивной решеткой . Системы с переключаемым лучом имеют несколько доступных фиксированных диаграмм направленности. Решение о том, к какому лучу получить доступ в любой данный момент времени, принимается на основе требований системы. Адаптивные решетки позволяют антенне направлять луч в любом интересующем направлении, одновременно подавляя мешающие сигналы. [1] Направление луча можно оценить с помощью так называемых методов оценки направления прихода (DOA). [2]

В 2008 году NTIA в США приступило к серьезным усилиям по оказанию помощи потребителям в покупке боксов для преобразования цифрового телевидения . [1] Благодаря этим усилиям многие люди впервые познакомились с концепцией интеллектуальных антенн. В контексте бытовой электроники «умная антенна» - это антенна, соответствующая стандартному интерфейсу EIA / CEA-909 .

В 2017 году израильская аэрокосмическая промышленность представила адаптивную антенную решетку под названием ADA и заявила, что она уже работает и будет установлена ​​на «основных платформах», используемых Армией обороны Израиля .

Ограниченный выбор интеллектуальных антенн EIA / CEA-909A на рынке [ править ]

Перед окончательным переходом на цифровое телевидение ATSC в США 11 июня 2009 г. на рынок были выведены две модели интеллектуальных антенн:

  • RCA ANT2000 - больше не продается в магазинах
  • DTA-5000 - производится Funai Electric , продается под торговой маркой «DX Antenna», иногда ассоциируется с торговой маркой Sylvania ; больше не продается в магазинах

И две модели вызывают недоумение у потребителей:

  • Хотя Apex SM550 может подключаться к порту CEA-909 для получения электроэнергии, это не настоящая интеллектуальная антенна. [3]
  • К сожалению, серии Channel Master 3000A и CM3000HD SMARTenna представляют собой обычные усиленные всенаправленные антенны, а не управляемые интеллектуальные антенны. [4]
  • ADA - адаптивная антенна, произведенная на заводе MLM компании Israel Aerospace Industries [5]

Расширение умных антенн [ править ]

Интеллектуальные антенные системы также является определяющей характеристикой MIMO систем, [6] , такие как IEEE 802.11n стандарта. Обычно интеллектуальная антенна представляет собой блок системы беспроводной связи и выполняет пространственную обработку сигнала с помощью множества антенн. На передатчике или приемнике можно использовать несколько антенн. Недавно технология была расширена для использования нескольких антенн как в передатчике, так и в приемнике; такая система называется системой с множеством входов и множеством выходов (MIMO). [7]В качестве расширенной технологии интеллектуальной антенны MIMO поддерживает обработку пространственной информации в том смысле, что традиционные исследования интеллектуальных антенн были сосредоточены на том, как обеспечить преимущество цифрового формирования луча за счет использования пространственной обработки сигналов в беспроводных каналах. Обработка пространственной информации включает в себя кодирование пространственной информации, такое как пространственное мультиплексирование и кодирование разнесения, а также формирование диаграммы направленности.

См. Также [ править ]

  • Антенна (радио)
  • Обработка массива
  • История умных антенн
  • Фазированная антенная решетка
  • CEA-909
  • WiMAX
  • Сочетание разнообразия
  • Активная антенна
  • Реконфигурируемая антенна
  • Цифровая антенная решетка

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гросс, Фрэнк Б. (2005). Интеллектуальные антенны для беспроводной связи с Matlab . Макгроу-Хилл. ISBN 978-0071447898.
  2. ^ «Учебное пособие по обработке массивов» (PDF) . Техасский университет в Остине .
  3. ^ Официальный раздел AVS «Умная антенна» - Страница 4 . Форум AVS.
  4. ^ Channel Master CM 3000 Пригородная наружная усиленная всенаправленная антенна SMARTenna TV (CM3000A) на Wayback Machine.
  5. ^ Система защиты от помех ADA GNSS
  6. ^ Rakhesh Singh Kshetrimayum (2017). Основы беспроводной связи MIMO . Издательство Кембриджского университета .
  7. ^ B. Kumbhani, Rakhesh Сингх Kshetrimayum (2017). Беспроводная связь MIMO по обобщенным каналам с замираниями . CRC Press .

Внешние ссылки [ править ]

  • Группа исследований умных антенн в Стэнфорде
  • Исследовательская группа по технологиям, мобильным и портативным устройствам и радио Вирджинии

Книги [ править ]

  • Гросс, Франк (2005). «Интеллектуальные антенны для беспроводной связи: с MATLAB» . Профессиональная инженерия. п. 288. ISBN 978-0071447898.
  • Сун, Чен; Ченг, Цзюнь; Охира, Такаши (2008). «Справочник по достижениям в технологиях интеллектуальных антенн для беспроводных сетей» . Главный справочный источник. IGI Global . п. 584. ISBN 978-1599049885.